使用broadcom公司的最新交换芯片实现板级高性能交换型路由器的软硬件设计

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1、使用Broadcom公司的最新交换芯片实现板级高性能交换型路由器的软硬件设计－发于《今日电子》2006年十一月刊6c6P,V  H2y;P－publishedatElectronicsProductsChinaonNovember,20062

2、2V5}+h"B,v'K:n摘要：本文阐述了应用Freescale公司MPC8245CPU和Broadcom公司BCM56500交换芯片实现的基于PCI总线的板级高端口密度三层交换机的设计和实现。最后给出了业已实现的路由协议和其他协议栈并给出了交换性能指标。关键词：三层交换、

3、BCM56500、PCI、TCP/IP、协议栈)(S2S;p(g)W)c'B随着用户需求和网络技术的发展，高速率高端口密度的多层IP路由交换功能的应用已经越来越广泛了。由于实现三层以上路由功能的判据较为复杂，传统的路由器采用软件实现路由功能，由高性能的CPU同时实现控制平台和数据通道。自从三层交换的概念提出以来，主要的技术可以分为两类：路由型交换机和交换型路由器。路由型交换机通过各种技术来发现、建立和缓存路由捷径来实现路由加速功能。一般情况下路由型交换机不实现大型动态路由协议，主要应用在基于ATM的多协议交换技术中

4、。交换型路由器可以用来实现类似OSPF、EIGRP等的动态路由协议，采用RISCCPU加ASIC专用交换芯片分离控制平台和数据通道。由于数据通道单独由ASIC实现，可以达到端口线速。本文阐述了一个使用Freescale公司的MPC8245高性能RISCCPU和Broadcom公司的BCM56500高速交换芯片来实现应用在网络接入系统中的24个千兆端口的三层交换的解决方案。由于本数据交换板是使用于宽带接入系统，测试结果表明该设计方案的高性能、高端口密度和硬件实现的稳定性能够充分满足系统的需求。W  f,N4S't3T

5、1.MPC8245简介及其PCI总线支持MPC8245是一款2003年Freescale公司推出的基于MPC603e核的高性能低功耗的32位嵌入式RISC处理器，带有DUART接口、双通道DMA控制器和标准控制器等通用模块。MPC8245对PCI总线的支持是一大亮点，支持PCI总线2.2标准，可以同时工作在PCI主设备和从设备状态。由于它对PCI总线出色稳定的支持，被工业上广泛地运用于网络路由器、交换机、大容量存储设备、打印机和图象显示处理等应用。2.BCM56500简介和主要架构分析BCM56500是BroadC

6、OM公司最新推出的第五代高性能高集成度的多层交换芯片，单片集成了24个千兆以太网端口。BCM56500芯片同时支持IPv4和IPv6协议；支持硬件处理的二层交换，三层路由以及二到七层数据包的分类和过滤功能；芯片内部集成2MB数据包缓冲内存。BCM56500芯片支持PCI总线2.2标准，系统设计中通常使用RISC5CPU通过PCI总线对BCM56500进行初始化、配置管理和实现三层交换功能。由于BCM56500拥有高集成度、高端口密度和卓越的配置管理功能，是一款理想的实现边缘汇聚的三层交换企业级芯片。BCM56500

7、的结构框图如图1所示。图1.BCM56500芯片结构框图由图１可以看出：BCM56500芯片由以下一些主要功能模块组成：1)千兆接口控制器（GPIC）：用于提供千兆接口与交换逻辑之间的接口。2):f){,N  t-aCPU管理接口（CMIC）：主要提供CPU与BCM56500设备不同功能块之间的接口，同时也用于诸如MIIM、和指示灯的处理等功能。该模块通过PCI总线接口与CPU相联，可使CPU访问和控制BCM56500。3)地址解析逻辑（ARL）：该逻辑功能模块可在数据包的基础上确定该数据包的转发策略。它利用二层表

8、(L2_TABLE)、二层组播表(L2_MCTABLE)、三层表(L3_TABLE)、三层最长前缀匹配表(DEF_IP_HI和DEF_IP_LO)、三层接口表(L3_INTF)、IP组播表(L3_IPMC)、VLAN表(VLAN)以及生成树表(VLAN_STAG)来决定如何转发数据包。4)公共缓冲池（CBP）：公共缓冲池实际上是2MB共享的包缓冲区，由8192个单元组成，每个单元256字节。设备里的每个数据包消耗一至多个单元。)5)内存管理单元（MMU）：BCM56500有一个单独的内存管理单元。每个内存管理单元与

9、设备的功能块(GPIC)等相关联。内存管理单元负责数据包的缓冲和调度，它首先接收数据包，然后再将数据包缓冲，并在发送时加以调度，同时它还管理交换单元的流控特性，概括来说，就是缓冲逻辑、调度逻辑、流控逻辑。缓冲逻辑从CP-BUS接收包并存放在公共缓冲池，同样也从公共缓冲池获取包并将它们发送到CP-BUS。包的发送顺序由调度逻辑根据包的优先级别确定。流控逻辑包括